Pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unesp, em Araraquara, desenvolveram um equipamento portátil inédito para evitar a contaminação de alimentos em tanques industriais que armazenam, por exemplo, leite e sucos. O aparelho é capaz de analisar áreas microscópicas da estrutura e prever se determinadas regiões, principalmente aquelas onde foram realizadas soldagens, estão suscetíveis à corrosão, o que poderia abrir caminho para o enferrujamento do material e o crescimento de bactérias.
Avaliando antecipadamente a chance de um incidente como esse ocorrer, as empresas podem realizar manutenções preventivas, evitando prejuízos oriundos da possível perda do produto ou do conserto dos tanques comprometidos.
“Nós podemos utilizar o equipamento tanto no momento em que os tanques estão sendo construídos, para avaliar se as soldas foram feitas de maneira adequada, como na estrutura já pronta e em funcionamento, realizando inspeções de controle de qualidade para analisar se há necessidade de algum reparo. Caso seja preciso, nós conseguimos saber ainda se aquele material ficou mais ou menos resistente à corrosão após a solda ou o tratamento químico pelo qual ele tenha passado. Ou seja, é possível avaliar se naquele ponto em que foi feito o reparo teve um aumento na proteção contra corrosão e, em alguns casos, até prever seu tempo de vida (durabilidade)”, explica o professor do IQ Assis.
Aparelho portátil foi testado durante a construção de tanques da Citrosuco. DEeFoto: Luis Henrique Guilherme
Segundo o especialista, atualmente não há normas que regularizem ou obriguem as indústrias a realizar esse tipo de avaliação nas regiões soldadas, o que faz com que as empresas, como forma de evitar gastos, não se preocupem em executar essas inspeções.
Hoje em dia as normas exigem apenas uma comprovação de resistência mecânica dos tanques, mas esse dado não evita que as corrosões aconteçam. Por isso, com a tecnologia pioneira desenvolvida na Unesp, os cientistas esperam promover uma mudança de paradigma no setor, que pode beneficiar os proprietários das empresas.
Grandes dimensões
Os pesquisadores contam que os tanques de armazenamento são amplamente utilizados em indústrias e, com frequência, são submetidos a procedimentos que podem ser agressivos para a sua estrutura, como a adoção de temperaturas extremas (altas e abaixo de zero) para a conservação dos alimentos.
Devido às suas grandes dimensões, que podem chegar a 30 metros de diâmetro e a 50 metros de altura, essas instalações são construídas diretamente no local em que irão operar e são feitas de aço inoxidável que, em teoria, é capaz de resistir à corrosão graças a uma camada protetora à base de óxido de cromo presente em sua superfície. No entanto, o calor excessivo – geralmente causado durante a soldagem – modifica essa película, deixando a superfície soldada vulnerável. Estudos já relataram o aparecimento de ferrugem nas regiões onde estão as juntas soldadas.
Como funciona
O equipamento desenvolvido no IQ é uma microcélula eletroquímica portátil, dispositivo composto por um conjunto de sensores e é conectado a um aparelho eletrônico capaz de medir a corrente elétrica que passa pelo circuito e controlar seu potencial elétrico (capacidade que um corpo energizado tem de atrair ou repelir outras cargas elétricas).
A microcélula possui em sua extremidade um tubo com espessura semelhante à de um fio de cabelo por onde passa uma solução de cloreto de sódio (sal de cozinha) que molha a microrregião em análise. Com isso, acelera-se a corrosão do material a fim de avaliar seu desempenho. Para utilizar o dispositivo portátil nos tanques industriais, basta acoplá-lo na base ou nas paredes da estrutura do tanque, posicionando-o na região de interesse, e rodar o ensaio.
Microcélula eletroquímica possui solução de cloreto de sódio para acelerar corrosão de materiais. Foto: Luis Henrique Guilherme
As reações provenientes do contato entre o “sal de cozinha” e a junta soldada geram variações no potencial elétrico dos sensores e na corrente que percorre os eletrodos do equipamento. A partir da interpretação desses dados, os cientistas conseguem estimar a durabilidade e confiabilidade do material.
Na prática, se a solução salina não consegue atacar de forma tão incisiva a superfície da região analisada, menos corrente elétrica passa por ela, indicando que o material é mais resistente à corrosão. Já se uma quantidade maior de corrente atravessa o local soldado, isso significa que a região está mais vulnerável. Um microscópio comum pode ser instalado junto à microcélula para observar os detalhes dessa reação.
Aplicações
Durante a pesquisa, o equipamento foi testado para avaliar a qualidade das soldas e do material utilizado na construção de tanques da Citrosuco, em Matão (SP), Catanduva (SP) e Santos (SP). Com 21 metros de diâmetro e 32 metros de altura, cada tanque tinha capacidade para armazenar mais de nove milhões de litros de suco de laranja.
Além de comprovarem a capacidade da microcélula eletroquímica portátil em obter informações de forma precisa das regiões que receberam solda, os resultados indicaram os pontos mais suscetíveis à corrosão, que foram as áreas de fusão das juntas soldadas. O aparelho também pode ser utilizado para a avaliação de tanques que guardam outros tipos de produtos, como farmacêuticos, cosméticos, compostos químicos, combustíveis, entre outros.
Segundo Luis Henrique Guilherme, um dos responsáveis pelo desenvolvimento do equipamento, produzido durante seu pós-doutorado no IQ, o ideal seria que as empresas fizessem esse tipo de avaliação das regiões soldadas anualmente, como forma de evitar prejuízos.
“A ideia é que a indústria faça essas inspeções periodicamente. Geralmente, um conserto de um tanque com 400 pontos de corrosão custará cerca de R$ 200 mil e ele pode ficar parado por até duas semanas. Já a manutenção preventiva de regiões suscetíveis do tanque, feita uma vez por ano, ficaria em torno de R$ 20 mil e é realizada em apenas um dia. Esses tanques precisam estar protegidos para não enferrujar, pois se isso ocorrer, pode contaminar o produto alimentício no interior dos tanques, sendo necessário o seu reprocessamento ou, em alguns casos, até o seu descarte”, afirma.
A necessidade de ter um equipamento portátil para avaliar regiões de solda surgiu quando Luis Guilherme começou a realizar inspeções em tanques industriais e encontrou algumas limitações nas análises que eram feitas. Foi então que ele teve conhecimento da experiência e trabalho que há mais de uma década vinha sendo realizado no IQ para o desenvolvimento de células eletroquímicas, que até então eram produzidas em escalas maiores e sem a mobilidade desejada.
Ineditismo
“Eu precisava de algo portátil para levar a campo, pois é impossível tirar um pedaço do tanque para ser analisado dentro de um laboratório, era uma lacuna que nós tínhamos, mas felizmente conseguimos desenvolver esse novo modelo. Atualmente não temos conhecimento de nenhum outro equipamento semelhante no mundo capaz de fazer esse tipo de avaliação dentro de tanques industriais”, revela.
De acordo com o professor Cecilio Sadao Fugivara do IQ, um dos criadores do novo aparelho, os estudos até então realizados foram com células eletroquímicas utilizadas apenas na bancada de laboratórios, conectadas a um microscópio metalográfico, que hoje custa em torno de R$ 60.000. O docente conta:
Além do custo maior, os sistemas das microcélulas eletroquímicas não eram nada portáteis. Já com o novo equipamento, foi utilizado um microscópio portátil USB com câmera digital, que custa cerca de R$ 100,00 na internet.
Sistema mede a corrente elétrica que passa pelas soldas permitindo avaliar sua resistência. Foto: Luis Henrique Guilherme
O novo dispositivo, que tem custo aproximado de R$ 5.000,00, foi desenvolvido por meio de uma parceria universidade-empresa (IQ/Unesp e Soudap Soldas Sanitárias) e já está sendo utilizado no mercado pela instituição privada, que tem sede em Araraquara. O desenvolvimento tecnológico do produto vem recebendo financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), por meio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe).
Henrique Fontes é jornalista da Assessoria de Comunicação e Imprensa do Instituto de Química (IQ) do câmpus de Araraquara da Unesp.
Dispositivo estima a durabilidade das soldas realizadas em tanques industriais. Foto: Luis Henrique Guilherme